内冷油腔振荡流动传热是实现高强化活塞有效冷却的技术之一。此前对于内冷油腔流动传热特性的研究,主要集中于活塞往复运动方向与重力方向一致的立式发动机活塞的内冷油腔。然而,对于不同设计类型的发动机,按气缸排列方式可分为直列卧式、V型和星型等多种发动机,其使得活塞往复运动方向并非一定是重力方向,不同气缸排列方式下的内冷油腔冷却性能也因此存在差异,但目前相关领域的研究相对缺乏。为此,文中针对不同气缸排列方式的高强化发动机活塞内冷油腔,将活塞往复运动方向与重力方向之间的夹角定义为空间角,考虑了内冷油腔进出油道相对位置的特征,建立了不同空间角内冷油腔的数值仿真模型。通过仿真与振荡流动可视化试验相结合的研究方法,探究了不同空间角内冷油腔的振荡流动与传热特性,获得了以下重要结论:（1）开展了不同空间角两相流振荡流动的可视化试验,研究了液相填充率和振荡模拟试验转速对两相流流型形成和转换的影响,揭示了不同空间角方腔内流体的流动规律。研究表明:试验转速是影响振荡过程中两相流流型转换的关键因素,试验转速为129 r/min时,两相流的流型主要是弹状流和波状流,并相互转换,试验转速为180 r/min时,两相流的流型主要是弹状流和泡状流,并相互转换,当转速升高到232 r/min时,湍流的进一步增强使得两相流的流型主要为分散泡状流。此外,在振荡流动过程中,不同空间角下流体的绕壁流动规律不同,导致相同时刻方腔壁面流体分布存在较大差异。（2）建立了不同空间角内冷油腔的数值仿真模型,结合活塞运动、机油进出口质量流量、机油流动速度等特征分析了不同空间角内冷油腔的稳态流动特性、瞬态流动特性和机油分布特性。研究表明:机油仅在86°CA～334°CA之间流出内冷油腔,在233°CA～310°CA之间时,由于活塞速度的增大,机油进口流量的减小,油腔进口区域会产生显著的回流现象,最大回流量均不低于0.0055 kg/s;不同空间角模型瞬态流动规律基本相同,但内冷油腔进出油道相对位置会影响油腔内机油填充率的大小和壁面机油分布;发动机转速为1000 r/min时,进油通道和出油通道不在同一竖直高度的内冷油腔,随着空间角的增大,周向重力分量减小,机油周向流动速度增大,进油通道逐渐高于出油通道,内冷油腔的稳态充油率减小,当空间角由-90°增大到90°时,内冷油腔的稳态充油率由63%减小到34%,油腔壁面机油的覆盖面积减小;进油通道和出油通道始终在同一竖直高度的内冷油腔,空间角越接近0°,内冷油腔的充油率越小,油腔壁面的机油覆盖面积越小。（3）系统研究了不同空间角内冷油腔的稳态换热特性、瞬态换热特性以及内冷油腔周向和轴向壁面的换热不均匀性,研究表明:进出油通道不在同一竖直高度的内冷油腔,随空间角的增大稳态换热系数逐渐减小,油腔壁面换热越不均匀,发动机转速超过2700 r/min后,内冷油腔壁面的瞬态换热不再受空间角的影响;进出油道在同一竖直高度的内冷油腔,空间角越接近0°,瞬态换热系数的变化幅值越大,模型的换热越不均匀,在发动机转速超过1600 r/min后,不同空间角内冷油腔的瞬态换热基本相同;此外空间角对内冷油腔轴向外壁面、轴向内壁面、周向进出油道中间区域的换热影响最大。（4）通过对不同空间角活塞内冷油腔的流动特性和换热特性的研究发现,对于直列卧式、V型等非直立发动机活塞的内冷油腔,采用进油通道在下方、出油通道在上方的设计方式,可增强内冷油腔换热性能;通过优化油腔的轴向外壁面和内壁面、周向进出油道中间区域,可改善不同空间角内冷油腔的换热性能。